日期：2022-08-26 11:50:23瀏覽量：95135
2.PWM控制
PWM(脈沖寬度調(diào)節(jié))控制，雙軸減速電機(jī)的速度調(diào)節(jié)通常采用橋式驅(qū)動(dòng)電路，非常簡(jiǎn)單，調(diào)速范圍大。其原理是直流斬波原理。如圖1所示，如果S3.S4關(guān)斷，S1.S2受PWM控制，假設(shè)高電平導(dǎo)通，忽略開關(guān)管道損耗，一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間為t，周期為T，如圖6所示，電機(jī)兩端的平均電壓為：U=Vcct/T=αVcc，其中，α=t/T稱為占空比，Vcc電源電壓(電源電壓減去兩個(gè)開關(guān)管的飽和壓降)
雙軸減速電機(jī)的速度與電機(jī)兩端的電壓成正比，電機(jī)兩端的電壓與控制波形的占空比成正比。因此，電機(jī)的速度與占空比成正比。占空比越大，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)越快。當(dāng)占空比時(shí)α=1時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)最大。
PWM通過模擬電路或數(shù)字電路，例如555構(gòu)成的觸發(fā)電路，可以實(shí)現(xiàn)控制波形的實(shí)現(xiàn)。但是，該電路的占空比不能自動(dòng)調(diào)整，也不能用于自動(dòng)控制小車的調(diào)速。目前，大多數(shù)單片機(jī)都可以直接輸出這個(gè)PWM波形，或者通過時(shí)間模擬輸出，最適合小車的調(diào)速。我們使用的是凌陽公司SPCE061單片機(jī)，它是16位單片機(jī)，最高頻率達(dá)到49MHz，可提供2路PWM直接輸出，頻率可調(diào)，占空比16級(jí)可調(diào)，控制電機(jī)調(diào)速范圍大，使用方便。SPCE061單片機(jī)有32個(gè)I/O口中有兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器，可以模擬任何雙軸減速電機(jī)頻率.隨意調(diào)整占空比PWM用于控制電機(jī)調(diào)速的信號(hào)輸出。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，我們認(rèn)為控制信號(hào)的頻率不需要太高，一般在400Hz以下是合適的。16級(jí)調(diào)速比也能滿足調(diào)速要求。在汽車行駛過程中，空占比不宜過高，16級(jí)調(diào)速比也能滿足調(diào)速要求。在汽車行駛過程中，空占比不宜過高，速度過慢是浪費(fèi)時(shí)間。此時(shí)，圖6可以根據(jù)具體情況緩慢調(diào)整。2003年“簡(jiǎn)單智能電動(dòng)車”在實(shí)際生產(chǎn)中，我們的汽車驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比一般在8/16以下。
3.通過軟件避免直通短路
從之前的分析可以看出，在橋式驅(qū)動(dòng)電路中，由于開關(guān)管的開關(guān)時(shí)間，存在上下橋臂直通短路的問題。直通短路的存在容易使開關(guān)管發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞開關(guān)管。同時(shí)，它也增加了開關(guān)管的能量損失，浪費(fèi)了汽車寶貴的能量。由于許多集成驅(qū)動(dòng)芯片都有內(nèi)置的死區(qū)保護(hù)(例如LMD18200)，這里主要介紹在制作驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，使用雙軸減速電機(jī)開關(guān)管等分立元件和沒有死區(qū)保護(hù)的集成芯片增加死區(qū)的方法。
死區(qū)時(shí)間的問題只有在正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)時(shí)才存在，但在正轉(zhuǎn)啟動(dòng)或反轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)不存在，因此不需要糾正。如果開關(guān)管的開啟和關(guān)閉時(shí)間很小，或者在硬件電路中添加延遲鏈路，則可以減少開關(guān)管的損耗和熱量。當(dāng)然，最好的方法是通過軟件避免直接短路。操作簡(jiǎn)單，控制靈活。通過軟件實(shí)現(xiàn)死區(qū)時(shí)間意味著在突然改變方向時(shí)插入延遲鏈路，然后在開關(guān)管關(guān)閉后打開應(yīng)該打開的開關(guān)管。圖7顯示了使用軟件糾正死區(qū)時(shí)間的流程圖。每次開關(guān)管改變方向時(shí)，不要立即切換方向，而是先關(guān)閉開關(guān)管一段時(shí)間，使其完全關(guān)閉，然后打開另一個(gè)雙軸減速電機(jī)開關(guān)管。此關(guān)閉時(shí)間由單片機(jī)軟件延遲實(shí)現(xiàn)。
4．總結(jié)
以上主要分析了電機(jī)的全橋驅(qū)動(dòng)電路，這是雙軸減速電機(jī)調(diào)速中最常用的調(diào)速方法。目前市場(chǎng)上電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成電路種類繁多，效率高，電路簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，但其驅(qū)動(dòng)方式大多與全橋驅(qū)動(dòng)相同。PWM雙軸減速電機(jī)調(diào)速最常用的方法是控制方法配合橋式驅(qū)動(dòng)電路。
